数字通信原理第5章课件.ppt

1、 第五章 数字信号复接-PDH和 SDH5.1 准同步数字体系PDH5.1.1 数字复接的概念 1、准同步数字体系PDH 根据不同的需要和不同的传输介质的传输能力，要有不同的话路数和不同速率复接，形成一个系列，由低到高 逐级复接，这就是数字复接。国际上有两大系列的准同步数字体系。P123 表5-12、PCM复用和数字复接（1）PCM复用 直接将多路信号编码复用。既将多路模拟话音信号按125微秒的周期分别进行抽样，然后合在一起统一编码形成多路数字信号。（2）数字复接 将几个低次群在时间的空隙上叠加合成高次群。图5-1。图中两个低次群的速率完全相同，为了达到数字复接的目的，首先将各低次群的脉冲缩窄

2、，以便留出空隙进行复接，然后低次群（2）进行时间位移，最后将两个低次群合成高次群。3、数字复接的实现 按位复接和按字复接。（1）按位复接：；每次复接各低次群的一位码形成高次群。（2）按字复接：每次复接各低次群的一个码字。4、数字复接的同步数字复接要解决的两个问题：同步和复接。5、数字复接的方法及系统构成（1）数字复接的方法分为同步复接和异步复接。（2）数字复接系统的构成5.1.2 同步复接和异步复接1.同步复接（1）码速变换与恢复（2）同步复接系统的构成2、异步复接（1）码速调整与恢复 码速调整是利用插入一些码元将各一次群的速率由2.048Mb/s左右统一调整成2112kb/s。接收端进行码速

3、恢复，通过去掉插入的码元，将各一次群的速率由2112kb/s还原成2048kb/s左右。（2）异步复接二次群的帧结构（3）异步复接系统的构成（4）复接抖动的产生和抑制5.1.3 PCM零次群和PCM高次群1、PCM 零次群2、PCM子群3、PCM高次群 （1）PCM三次群（2）PCM四次群（3）高次群的接口码型5.1.4 PDH的网络结构5.1.5 PDH的弱点1、只有地区性的数字信号速率和帧结构标准而不存在世界性的标准。2、没有世界性的标准光接口规范，导致各个厂家各自自行开发的专用光接口大量出现。3、异步复用缺乏灵活性4、按位复接不利于以字节为单位的现代信息交换。5、网络管理能力差。6、数字

4、通道设备利用率低5.2 SDH的概念5.2.1 SDH 基本概念1、SDH的概念 SDH网是由一些SDH的网络单元组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。包括以下几点：（1）SDH网有全世界统一的网络节点接口，从而简化了信号的互通及信号的传输、复用、交叉连接的过程。（2）具有一套标准化的信息结构等级，称为同步传递模块，并具有一种块状的帧结构。（3）具有一套特殊的复用结构，具有兼容性和广泛的适应性。（4）采用软件进行网络配置，适应 不断发展的 需要。（5）具有标准的光接口，允许不同厂家的设备在光路互通。（6）基本网络单元有终端复用器、分插复用器、再生中继器和数字交叉连接设备

5、。2、SDH的优缺点优点：（1）有全世界统一的数字信号速率和帧结构标准。（2）采用同步复用方式和灵活的复用结构，净负荷与网络是同步的。（3）SDH帧结构中安排了丰富的开销比特，因而使网络运行、管理、维护能力大大增强。（4）将标准的光接口综合进各种不同的网络单元，减少了将传输和复用分开的需要，简化了硬件，缓解了布线拥挤。（5）SDH与现有的PDH网络完全兼容，既可兼容PDH的各种速率，同时还方便的容纳各种新业务。（6）SDH的信号结构的设计考虑了网络传输和交换的最佳性。最核心的三条：同步复用、标准光接口和强大的网络管理能力。（2）SDH 的缺点5.2.2 SDH的速率体系 同步数字体系的速率 同

6、步数字体系最基本的模块信号是STM-1，其速率是155.520Mbit/s。更高等级的STM-N信号是将基本模块信号STM-1同步复用、字节间插的结果。5.2.3 SDH 的基本网络单元1.终端复用器2.分插复用器终端复用器 和分插复用器：电源电源 公务公务告警告警 TMN接口 TMN接口1.5 2 63445140155Mb/s1.5 2 6 3445140155Mb/s图5.22 STM-1 终端复用器图5.23 STM-1 分插复用器 STM-1 终端复用器 STM-1 分插复用器155Mb/s155Mb/s155Mb/s3.再生中继器4.数字交叉连接设备SDXC5.2.4 SDH的帧结

7、构 1.网络节点接口 2.SDH帧结构 采用以字节为单位的 矩形块状的帧结构。270N 9。由三部分组成：段开销:净负荷:管理单元指针:9 270 N字节 SOH SOH AU-PTRSTM-N净负荷（含POH)9 N 261 N 270 N123456789 传输方向 图5.-24SDH帧结构3、段开销（SOH）字节开销：段开销和通道开销。1、段开销字节的安排 SOH中包括定帧信息，用于维护与性能监视的信息及其其他操作功能。分为再生段开销和复用段开销。2、SOH字节的功能（1）帧定位字节A1和A2 A1，A2用来识别帧的起始位置。A1为11110110，A2为00101000。（2）再生段踪

8、迹字节J0 用来重复发送“段接入点识别符”，以便接收机能据此确认其是否与指定的发射机处于持续的连接状态。（3）数据通信通路(DCC)D1D12。DCC用来构成SDH管理网的传送链路。D1D3用于再生段终端之间交流OAM信息；D4D12用于复用段交流OAM信息。（4）公务字节E1和E2 用来提供公务联络语声通路。（5）使用者通路F1 保留给使用者（网络提供者）专用，主要为特定维护而提供临时的数据/语声通路连接。（6）比特间插奇偶校验8位码（BIP-8)B1 用作再生段误码性能监测。（7）比特间插奇偶校验24位码(BIP-N24)字节B2B2B2(8)自动保护倒换通路(APS)字节K1和K2(b1

9、b5)两个字节用作自动保护倒换（APS)信令。(9)复用段远端失效指示（MS-RDI）字节K2（b6b8）。MS-RDI用于向发信端回送一个指示信号，表示收信端检测到来话故障或正接收复用段告警指示信号（MS-AIS）。（10）同步状态字节S1(b5b8)(11)复用段远端差错指使（MS-REI）M1该字节用作复用段差错指示。（12）与传输媒质有关的字节（13）备用字节Z03、简化的SOH功能接口5.2.5 SDH的复用映射结构1、SDH的一般复用映射结构 是由一些基本复用单元组成的有若干中间复用步骤的 复用结构。各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射、定位和复用三个步骤。（1）SDH

10、的一般复用映射结构图C-4C-3C-2C-12C-11VC-11VC-12VC-2VC-3VC-4AU-4AU-43AU-3STM-N指针处理复用定位映射AUG1NTUG-337TU-2TU-12TU-11TUG-2TU-317413VC-344.736Mbit/s34.368Mbit/s6.312Mbit/s1.544Mbit/s2.048Mbit/s139.264Mbit/s（2）、复用单元 SDH基本的复用单元包括标准容器（C)、虚容器(VC）、支路单元（TU）、支路单元组（TUG)、管理单元（AU)和管理单元组(TUG)。（1）标准容器（C）是一种用来装载各种速率的业务信号的信息结构，

11、主要完成适配功能。（2）虚容器(VC)用来支持SDH的通道层连接的信息结构，它由容器输出的信息净负荷加上通道开销(POH)组成，即：VC-n=C-n+VC-n POH VC的包逢速率是与 SDH网络同步的，因此不同的VC是互同步的。而VC内部却允许装载来自不同容器的异步净负荷。分为高阶虚容器和低阶虚容器。（3）支路单元和支路单元组 支路单元是提供低阶通道层和高阶通道层之间适配的信息结构。TU-n=VC-n+TU-n PTR（4）管理单元和管理单元组 管理单元提供高阶通道层和复用段层之间适配的信息结构。AU-n=VC-n+AU-n PTR（3）复用过程映射是一种在SDH边界处使各支路信号适配进虚

12、容器的过程。定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程。复用是以字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程。我国的SDH复用映射结构规范可有三个PDH支路信号输入口。2、我国的SDH复用结构 139.264Mbit/s34.368Mbit/s2.048Mbit/sVC-4VC-3C-12C-3C-4TU-3VC-12TU-12AU-4TUG-3TUG-2AUGSTM-N1313N7指针处理复用定位标准映射 由图可见：我国的SDH复用映射结构规范可有三个PDH支路信号输入口。一个139.264Mits可被复用成一个STM-1（155.520Mbits）；63个2.

13、048Mbits可被复用成一个STM-1；3个34.368Mbits也能复用成一个STM-1。5.2.6 映射 是一种在SDH边界处使支路信号适配进虚容器的过程。1、通道开销（POH)通道开销分为低阶通道开销和高阶通道开销。功能是 VC通道性能监视、维护信号和告警状态指示。（1）高阶通道开销(HPOH)位于帧结构的第一列的9个字节：J1，B3，C2，G1，F2，H4，F3，K3，N1。如图5.36。VC-4J1B3N1C2G1F2H4F3K31261HPOH的位置J1G1F2C2H4B3F3K3VC-3185N1通道踪迹字节：J1 用来 重复发送多阶通道接入点识别符。这样，通道接收端可以确认它

14、与预定的发送端是否处于持续的连接状态。通道BIP-8码：B3高阶通道误码监视功能。信号标记字节：C2.用来指示VC帧的复 接结构和信息净负荷的性质。通道状态字节：G1该字节用来将通道终端的状态和性能回传给VC-3/VC-4。通道使用者字节：F2，F3TU位置指示字节：H4用来指示有效负荷的复帧类别和净负荷位置。自动保护倒换字节：K3(b1b4)网络操作者字节：N1备用比特：K3(b5b8)(2)低阶通道开销（VC-1/VC-2)由V5，J2，N2，K4组成。复帧的概念：为了适应不同容量的净负荷在网中的传送需要，SDH允许组成若干不同的复帧形式。例如：四个C-12基本帧组成一个500 s的C-1

15、2复帧，C-12复帧加上低阶通道开销V5，J2，N2，K4字节便构成VC-12复帧。V5J2N2K41 2 3 4(a)C-12复帧结构图5.37(b)VC-12复帧结构1 2 3494-294-294-294-294-194-194-194-1 V5字节：为VC-1/VC-2通道提供误块检测、信号标记和通道状态功能。通道踪迹字节J2：用来重复发送低阶通道接入点识别符。网络操作者字节N2：提供低阶通道的串接监视功能。自动保护倒换字节K4（b1b4)：功能与高阶通道G1(b5b7)类似。增强型远端缺陷指示K4(b5b7)：备用比特K4(b8)：安排将来使用。2、映射过程（1）映射方式的分类三种映

16、射方法 异步映射：比特同步映射：字节同步映射：两种工作模式 浮动VC模式：锁定TU 模式：映射方式的比较（1）139.264Mbit/s支路信号的映射采用异步映射、浮动模式139.264Mbit/s支路信号异步装入C-4 我们可以把C-4比喻成一个集装箱，其结构容量一定大于139.264Mbits，只有这样才能进行正码速调整。C-4的子帧结构如下图WXYSZIIIIIIIIC RRRRRRRR RRRRRRO OIIIIII1132013字节=260字节C-4/125s123456789WXYZXYYYYYXYYYXYYYXYII后12字节后12字节分别为20个字节块的第一个字节I-信息比特O

17、-开销比特R-固定插入非信息比特C-正码速调整中控制比特S-正码速调整中码速调整位置 C-4基帧的每行为一个子帧，每个子帧为一个速率调整单元，并分成20个13字节块。每个13字节块的第一个字节依次分别为：W，X，Y，Y，Y，X，Y，Y，Y，X，Y，Y，Y，X，Y，Y，Y，X，Y，Z。X字节内含1个调整控制比特（C码），5个固定塞入比特（R码）和2个开销比特（O码），由于每行有5个X字节，因此每行有5比特C码。Z字节内含6个信息比特（I码），1个调整机会比特（S码）和1个R码。Y字节为固定塞入字节，含8个R码。W字节为信息字节，含8个信息比特。每个13字节块的后12个字节均为信息字节W，共96个

18、I码。C4子帧=（C-4）/9=241W13Y5X1Z260（字节）=（1934IS）5C130R10 2080（bit）一个C-4子帧总计有82602080bit，其分配是：信息比特I：1934 固定塞入比特R：130 开销比特O：10 调整控制比特C：5 调整机会比特S：1 C码主要用来控制相应的调整机会比特S，确定S应作为信息比特I还是调整比特，接收机对不予理睬。C-4装入VC-4在C-4的9个子帧前分别插入VC-4的通道开销字节J1，B3，C2，G1，F2，H4，F3，K3，N1，就构成了VC-4帧。J1B3C2G1F2H4F3K3N1C-49260子 帧12611260VC-4926

19、1139.264Mb/s140.760Mb/s150.336Mb/s 图5.39 139.264Mb/s信号映射图解（3）2.048Mb/s支路信号的映射 可采用异步映射，也可采用比特同步映射或字节同步映射。首先将2.048Mb/s的支路信号装入四个基帧构成的C-12复帧，3、2.048Mbit/s支路信号（H-12）的映射 对于2.048Mbits支路信号不论是异步映射还是同步映射，均采用复帧形式。首先将2.048Mbits的支路信号装入四个基帧组成的C-12复帧，C-12基帧的结构是94-2字节，C-12复帧的字节数为4（94-2），其结构参见图2-5。在C-12复帧中加上低阶通道开销（V

20、C-l POH）字节V5，J2，N2，K4，便构成VC-12（复帧）V5字节500sR 32字节RRJ2C1 C2 O O O O R R S2 I I I I I I IN232字节31字节RK4C1 C2 R R R R R S132字节140字节C1 C2 O O O O R R当C1C1C1=000时，表示S1是信息比特，而C1C1C1=111时，表示S1是调整比特。C2按同样的方式控制S2比特。5.2.7 定位定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程。由图可见，VC-12由VC-1 POH加上1023（3238+318+7）个信息比特（I），6个调整控制比特（C1，C2），

21、2个调整机会比特（S1，S2）、8个开销通信通路比特（O）以及49个固定塞入比特（R）组成。2套C1和C2比特可以分别控制2个调整机会比特S1（负调整机会）和S2（正调整机 会）进行码速调整。当C1C1C1000时，表示S1是信息比特，而C1C1C1111时，表示S1 是调整比特。C2按同样方式控制S2比特。2、指针的作用 SDH中指针的作用可归结为三条：（1）当网络处于同步工作方式时，指针用来进行同步信号间的相位校准；（2）当网络失去同步时（即处于准同步工作方式），指针用作频率和相位校准；当网络处于异步工作方式时，指针用作频率跟踪校准。（3）指针还可以用来容纳网络中的频率抖动和漂移。指针调整

22、原理及指针调整过程 下面以139264Mbits的PDH支路信号复用过程中在AU-4内的指针调整、34.368Mbit/s PDH支路信号复用过程中在TU-3内的指针调整以及2.048Mbits的支路信号复用过程中在TU-12内的指针调整为例说明指针调整原理及指针调整过程。1、VC-4在AU-4中的定位（AU-4指针调整）（1）AU-4指针 VC-4进入AU-4时应加上AU-4指针，即 AU-4VC-4+AU-4 PIR AU-4 PTR由位于AU-4帧第4行第1至9列的9个字节组成，具体为：AU-4 PTR=H1 Y Y H2 H3 H3 H3、VC-4在AU-4中的定位（指针调整）（）AU

23、-4指针 AU-4=VC-4+AU-PTRAU-4 PTR=H1 Y Y H2 1*1*H3 H3 H3用于指针的只有H1和H2字节。指针图案如下：H1H2H3DN N N N S SI D IIIIDDD新数据标识指针类型比特指针值负调整机会正调整机会（）指针调整原理 为便于说明问题，将VC-4的所有字节安排在本帧的第行到下帧的第三行。正调整负调整1 2 3 4 5 6 7 8 9 10270字节H1 Y Y H2 1*1*H3 H3 H3H1 YY H2 1*1*H3 H3 H3SOHSOHSOH0 0 0 1 1 1782 782 78286 86 86 1 2 3 4 5 6 7 8

24、9 10 11 12 1314 15 16 bitN N N N S SIIIIIDDDDD10bit 指针值图2-17 AU-4指针位置和偏移编号123456789、VC-12在TU-12的定位 TU-12=VC-12+TU-12 PTR(1)TU-12指针 TU-12复帧结构如图。V1，V2字节表示指针值，V字节做负调整用，随后的字节作正调整用，V4作为保留字节。（）TU-12指针调整原理 调整原理与AU-4基本相同，唯一的区别是AU-4有个调整字节，而TU-12只有一个调整字节。字节字节字节字节V2V1V3V4TU-12125sV5J2N2K4250s375500ss字节字节字节字节图5

25、.43TU-12复帧结构5.2.8 复用 复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道，或者把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。、TU-12复用进TUG-2再复用进TUG-3、TUG-3 复用进VC-4个、AU-4复用进AUG、N个AUG复用进STM-N123111222333123111222333123111222333123111222333TU-12 TU-12 TU-12TUG-2(1)(2)(3)(7)123475612347561234756123475612347561 2 3 4 5 67 8986图2-21 TU-12复用进TUG-2 再复用进TUG-3TUG-3(A

26、)TUG-3(B)TUG-3(C)111868686AAAAABBBBCCCC1 2 3 4 5 6 7 8 9 10261POH图 2-23 3个TUG-3复用进VC-4J1B3C2G1F2H4F3K3N1POH11261VC-4浮动相位AU-4 H1 Y Y H2 1*1*H3 H3 H3AU-4AUG固定相位2611261图 2-24 AU-4复用进AUG12N1 2-N 1 2-NAUGAUGAUG1119991112612612611 2-N 1 2-NSTM-NSOHSOHN9N261 图2-25 将N个AUG复用进STM-N、2.048Mb/s信号的复用、定位、映射过程总结（）映射（）定位（）复用（）定位（）复用C-12C-12VC-12 POHC-12VC-12TU-12TU-12 PTRVC-12 VC-12TU-12 PTRTU-12 PTR 图2-26 2.048Mb/s支路信号映射、定位、复用过程(a)VC-12TUG-2 TUG-2 TUG-2TUG-32.048Mb/s2.176Mb/s2.240Mb/s2.304Mb/s6.912Mb/s49.536Mb/s37